Технология намоточных работ

К атегория:

Производство радиоаппаратуры

Технология намоточных работ

Намоточные работы занимают значительное место в производстве радиоаппаратуры. Под намоткой понимают технологический процесс укладки провода для получения катушек контуров, обмоток трансформаторов, дросселей, реле, резисторов и других элементов радиоаппаратуры.

Ниже освещены, главным образом, вопросы изготовления катушек индуктивности - основных элементов колебательных контуров, фильтров, дросселей, трансформаторов.

Виды обмоток. В зависимости от функционального назначения к катушкам индуктивности предъявляют различные требования в отношении величины индуктивности, добротности, стабильности, собственной емкости, электрической прочности и т. д.

Функциональное назначение определяет также величины допустимых отклонений индуктивностей катушек при их производстве.

Катушки для контуров высокой и промежуточной частоты изготовляют с допуском по индуктивности ±(0.5-1,5)%, катушки обратной связи - с допуском ±10%.

Допуски на величину индуктивности высокочастотных дросселей устанавливают таким образом, чтобы наименьшее значение, которое может получиться в процессе производства, не выходило за определенные пределы.

Катушки индуктивности элементов низкочастотных цепей (дроссели и трансформаторы) изготовляют с допуском ±10%,

Токопроводящая часть катушки - обмотка - характеризуется следующими параметрами: шагом намотки р, диаметрами провода d и du3, диаметром каркаса dK, расстоянием между витками А и углом укладки провода ср.

Шагом намотки р называют величину смещения конца витка по отношению к его началу, измеряемую линейными мерами. Шаг намотки при плотной укладке витков будет равен da3, а при

Рис. 1. Схематическое изображение шага намотки и угла укладки провода: а - сплошная намотка, б - шаговая намотка

укладке провода с промежутками между витками определяется суммой d + А или dm + A. Отношение шага намотки р к длине проекции периметра витка F на плоскость, перпендикулярную оси обмотки, определяет тангенс угла укладки провода <р:

Все обмотки, наматываемые на каркасы, можно разделить на две основные группы - однослойные и многослойные.

Однослойная обмотка характеризуется малой собственной емкостью, простотой изготовления и наматывается с шагом, равным daa\ dm + А или d + A. В серийном производстве катушки с такими обмотками имеют малый разброс параметров, очнак0 ПРИ больших значениях индуктивности размеры таких обмоток становятся значительными, что ограничивает область их применения.

Однослойные обмотки можно разделить на рядовые, бифилярные и тороидальные. Рядовые обмотки применяют для изготовления катушек индуктивности; бифилярные - для изготовления безындукционных сопротивлений, а тороидальные - для изготовления реостатов, трансформаторов и др. Особенностью тороидальной обмотки является отсутствие в ней внешнего магнитного поля. Эта обмотка укладывается на тороидальных каркасах, витки ее располагаются радиально. Шаг намотки определяется по внутренней окружности тороида и обычно равен da3 или daa + А.

Многослойные обмотки применяют для получения достаточно большой индуктивности при относительно небольших размерах катушки. По принципу намотки многослойные обмотки могут быть: рядовыми, многослойными бифилярными, секционированными индукционными, секционированными безындукционными, галетными, спиральными, пирамидальными, универсальными, перекрестными и тороидальными.

Для изоляции слоез обмотки применяют прокладки из конденсаторной, телефонной или кабельной бумаги. Намотку ведут рядами: один ряд наматывается справа налево, следующий-наоборот и т. д. Провод для этих обмоток применяют только изолированный, и шаг намотки р получается равным йал.

Многослойная обмотка характеризуется повышенной разностью потенциалов между витками, расположенными в соседних рядах по краям обмотки, поэтому она должна удовлетворять жестким требованиям электрической прочности. Особенностью всех многослойных обмоток является наличие большой собственной емкости. Чтобы уменьшить величину собственной емкости, обмотку делают секционированной или применяют специальные типы обмоток: универсальную и перекрестную.

Универсальная обмотка характерна тем, что виток провода имеет два или несколько перегибов за один оборот вокруг каркаса. При такой намотке витки пересекают друг друга под определенным углом. Чем больше этот угол, тем меньше собственная емкость катушки. Однако по конструктивным соображениям этот угол нельзя сделать сколь угодно большим, он не может быть больше предельного значения для данного вида изоляции и диаметра провода. К достоинствам универсальной обмотки относятся большая индуктивность, компактность и высокая механическая прочность. Последнее обстоятельство позволяет применять ее в бескаркасных катушках (каркас требуется только в процессе намотки).

Если при намотке виток провода через оборот не достиг исходной точки, такую намотку называют универсальной с опережением (рис. 2, а). Если же при намотке виток через оборот подошел к

Рис. 2. Универсальная обмотка: а - укладка с опережением, 0 - укладка с запаздыванием

предыдущему витку, но с другой его стороны, такую намотку называют универсальной с запаздыванием (рис. 2, б). Обычно универсальную обмотку выполняют диаметром D, не превышающим 25-30 мм, и шириной b не больше 8-10 мм.

Для получения больших индуктивностей применяют перекрестную обмотку (рис. 3). По характеру укладки провода она напоминает универсальную, но отличается тем, что имеет только два перегиба. Перед намоткой провод закрепляют на каркасе, затем с определенным шагом делают несколько витков (витки идут слева направо). Дойдя до правого торца, делают перегиб, и намотку ведут в обратном направлении. Дойдя до левого торца, снова делают перегиб и т. д. Такой способ намотки обеспечивает достаточно малую собственную емкость обмотки.

Выбирают тип обмотки в зависимости от функционального назначения разрабатываемого узла.

Намоточные станки. Для изготовления обмоток применяют специальные намоточные станки. Их подразделяют на три основные группы: для рядовой, универсальной и тороидальной намоток.

Для рядовой намотки применяют станки разных конструкций. Типовая схема таких станков приведена на рис. 4. Станок приводится в движение специальным электродвигателем /, который передает вращение через ременную передачу с парой трехступенчатых шкивов промежуточному валу.

Рис. 3. Перекрестная обмотка

При помощи фрикционной муфты сцепления, расположенной на валу, обеспечивается плавный пуск и остановка станка, что необходимо для предупреждения обрывов провода. Устройство включается рычагом через вилку.

Посредством зубчатой передачи вращение передается шпинделю и укрепленной на нем оправке, на которую надет каркас катушки.

Рис. 4. Типовая кинематическая схема намоточного станка для рядовых обмоток: 1 - электродвигатель, 2 - промежуточный вал, 3- рычаг, 4 - фрикционная муфта сцепления, 5 - вилка, 6 - зубчатая пара, 7 -счетчик уложенных витков, 8 - сменные шестерни, В -червячная пара, 10-;тяга, 11- кулачок, 12 - регулировочный винт, 13 - кулиса, 14-камень кулисы, 15 - поводок, 16 - провод, 17 - водитель провода, 18 - обмоточный каркас, 19 - шпиндель, 20 - оправка

Привод счетчика витков и механизма укладки провода также осуществляется от шпинделя станка.

Движение от шпинделя через сменные шестерни передается на червячную пару и кулачок, а затем через тягу и кулису поводку.

Настройка станка на необходимую ширину намотки производится винтом путем изменения положения камня кулисы.

По известным значениям длины намотки и диаметра провода с изоляцией определяют точку пересечения линий, указывающих

Рис. 5. Номограмма для подбора сменных шестерен для намоточного станка СРН -0,1

эти величины. Затем по ближайшей (от этой точки) наклонной линии следуют вниз и находят в графе справа или снизу значения чисел зубьев сменных шестерен станка - Zb Z2, Zs, Z4.

Однако не всегда удается получить точно требуемый шаг путем подбора сменных шестерен, особенно для намотки тонких проводов диаметром менее 0,1 мм.

Настройка станка со сменными шестернями - трудоемкий процесс, требующий квалифицированного наладчика.

От этих недостатков свободны намоточные станки с бесступенчатой, или фрикционной, регулировкой шага, которая позволяет легко осуществлять быструю настройку различных шагов намотки.

Рис. 6. Механизм натяжения провода: 1 - храповое колесо, 2- ось рычага, 3 - спиралыыя пружина, 4-ручка для закручивания пружины, 5 -рычаг, 6 – перекидной ролик, 7- ось ролика, провод, 9-оправка для крепления шпули, 10 - шпуля с проводом, 11 - тормозная лента, 12 - тормозной диск

Важным узлом станка является устройство для крепления шпули с проводом и. механизм натяжения провода. Механизм (рис. 89) служит для создания определенного натяжения провода и поддержания его постоянным в процессе намотки.

Укладку провода непосредственно на каркас осуществляет водитель. На рис. 7 показаны типовые конструкции водителей, выбор ‘которых зависит прежде всего от вида обмотки, а также диаметра и марки провода. Стержневые водители, имеющие минимальный осевой люфт, применяются для рядовых намоток тонкими проводами; роликовые водители, обеспечивающие минимальное трение и перегибы, применяют при рядовых намотках проводами среднего и крупного диаметра. Вильчатый водитель характеризуется поперечной (осевой) жесткостью; его применяют при перекрестных намотках. Водители с отверстием используют в станках для тороидальной намотки. Рабочие поверхности водителей должны быть полированными и не должны иметь острых граней и углов, чтобы не повредить провод.

Рис. 90. Водители провода. а -с двумя роликами, б - в виде двух стержней, в -с отверстием для провода, г - в виде вилкн (с нажимной пружиной); 1 - поводок, 2 - провод, 3 -ролики, 4 - неподвижная часть водителя, б - поворотная часть водителя, 6 - стержни, 7 -нажимная пружина, 8 - направляющая для провода

нии каркаса на шпинделе станка, съеме его и минимальном биении при намотке. На рис. 10 показаны различные конструкции намоточных оправок.

Наиболее простой оправкой является стержневая, состоящая из стержня с резьбовым концом и хвостиком. Каркас катушки закрепляется гайкой (барашковой или круглой) на болванке, предварительно надетой на стержень оправки.

Для массового радиопроизводства наиболее приемлема быстро-съемная оправка.

Для многокатушечной обмотки используют оправку, показанную на рис. 10, е. Она имеет поворотный шарнир для облегчения установки и съема каркасов, а также пружинные прокладки, фиксирующие положение каркасов-шпулей.

Универсальная оправка представляет собой зажимной патрон с двумя раздвижными губками 18, посредством которых крепят каркас.

Рис. 10. Намоточные оправки: а -простая стержневая, б - быстросъемная с пружинным зажимом, в -для многокатушечного станка, г - универсальная раздвижная оправка-патрон; 1 -стопорный винт. 2-хвостовик, 3- стержень, 4 - круглая гайка с накаткой, 5 -втулка, 6 - пружина 7 -вилка, 8 - защелка, 9 - каркас, 10- поворотный шарнир, 11 - пружинная прокладка между каркасами, 12 -фиксирующие лунки, 13 - центр задней бабки станка, 14 - основание, 15 - корпус, 16 - винт с квадратами на торцах, 17 - разрезная запорная шайба, 18 - раздвижные зажимающие губки

Промышленность выпускает много типов намоточных станков для рядовых обмоток, два из которых показаны на рис. 11 и 12. Станок, показанный на рис. 11, предназначен для изготовления обмоток проводом от 0,05 до 0,5 мм.

Полуавтоматический намоточный станок ПР-159 имеет фрикционный передаточный механизм для бесступенчатой настройки шага раскладки провода и автоматическую остановку после намотки заданного числа витков или при обрыве провода. Станок предназначен для рядовой многослойной намотки на каркасы катушек; его основные данные: диаметр наматываемого провода от 0,08 до 0,6 мм, наибольший диаметр каркаса катушки 90 мм, длина намотки 180 мм, число скоростей шпинделя 6, число оборотов шпинделя 78, 137, 240, 1600, 2800, 4900 об/мин; мощность электродвигателя 0,4 кет, габариты 1110 X 585 X 1800 мм, вес 250 кГ.

Рис. 11. Станок для рядовых обмоток: 1-станина, 2 - кожух, закрывающий передаточный механизм из четЕлрех сменных шестерен, 3 - счетчик оборотов, 4 -шпиндель, 5 - поводок, 6- стойка, 7-шпуля, 5 -оправка

Полуавтоматический станок ПР-160 похож по конструкции на станок Г1Р-159; диаметр наматываемого провода от 0,2 до 3 мм.

Повышение производительности намоточных работ, их механизация и автоматизация - важный вопрос, представляющий большое поле деятельности для рабочих-рационализаторов и конструкторов. Намоточные станки последних марок имеют специальные устройства, предназначенные для автоматической укладки межслоевой изоляции.

При крупносерийном и массовом производствах применяются полуавтоматические многокатушечные станки, выполняющие одновременно укладку до двадцати и более обмоток на длинные каркасы круглого, квадратного или прямоугольного сечений.

Разработаны устройства, позволяющие обнаруживать коротко-замкнутые витки в процессе намотки катушек индуктивности при помощи специальной электронной схемы.

Большие возможности для механизации и автоматизации дает применение намоточных станков с программным управлением.

Станки для универсальных обмоток в отличие от станков для рядовых обмоток не имеют постоянной червячной пары; здесь применяют сменные кулачки, изготовленные на определенную ширину намотки, или дополнительное кулисное устройство, позволяющее в некоторых пределах регулировать ширину намотки (рис. 13).

Шестерни служат для обеспечения нужного передаточного отношения от шпинделя к кулачку. Для подбора шестерен применяют специальные номограммы для универсальных обмоток.

Для тороидальной намотки на каркасы замкнутого типа служит специальный намоточный станок, принцип действия которого показан на рис. 14. Провод предварительно наматывается на шпулю, введенную в каркас катушки. Каркас катушки устанавливают на столе станка и приводят во вращательное движение с помощью Двух ведущих и одного поджимного роликов. При медленном повороте каркаса вращается и шпуля, с которой провод сматывается на каркас. Станок должен быть настроен так, чтобы после укладки одного витка каркас поворачивался на величину шага намотки.

Кинематическая схема станка для тороидальных обмоток показана на рис. 15. Шпуля станка представляет собой систему двух колец, вставленных одно в другое. Кольца имеют вынимающийся сектор, посредством которого в шпулю заводится тороидальный каркас.

Рис. 12. Полуавтомат ПР-159 для рядовой намотки

Вращение колец шпули производится от электродвигателя через ременную передачу, шестерни и шестерню, укрепленную по окружности колец шпули. Каркас крепится в зажимном устройстве при помощи трех пружинных самоцентрирующихся роликов.

Рис. 13. Станок с кулачком для универсальной обмотки: а -кинематическая схема станка, б -конструкция кулачка; 1-электродвигатель, 2- фрикционный механизм, 3 - передаточный механизм, 4 - вал поводкового устройства, 5 - кулачок, б - пружина, прижимающая стержень поводка к рабочей поверхности кулачка, 7-стержень поводка, 8 - поводок, 9 - укладываемый провод, 10-ролик, 11-водитель провода! 12-каркас, 13-оправка, 14 - шпиндель, /5-счетчик оборотов, 16 - внутренний угол кулачка, 17 - наружный угол кулачка, 18 - стопорный винт для крепления кулачка, 19-рабочая торцовая поверхность кулачка, 6 -разность высот между внешним и внутренним углами рабочей поверхности кулачка, равная ширине обмотки

Ролик имеет кинематическую связь со шпулей посредством передаточного механизма, благодаря этому за один оборот шпули каркас поворачивается на угол, равный шагу намотки. Кинематическая связь осуществляется от шестерни через шестерни, эксцентрик, кулисный механизм, шестерни, червячную паруи шестерни.

Перед началом работы на шпулю станка наматывают определение количество провода, необходимое для изготовления обмотки (провод подается с питающей катушки). После этого конец провода закрепляют на каркасе, и станок включают на рабочий ход, в0 время которого провод сматывается со шпули и укладывается на каркас. Натяжение провода регулируют, тормозя шпулю. Скорость намотки на станках этой группы по сравнению с другими станками значительно ниже (до 300 витков в минуту).

На рис. 16 показан общий вид настольного станка модели СНТ -5 для тороидальных обмоток. Станок предназначен для круговой и секционной намотки провода на тороидальные сердечники с наименьшим диаметром отверстия после намотки 5 мм.

На рис. 17 показан общий вид аналогичного станка модели СНТ -12М. Станок также предназначен для круговой и секционной намотки провода на тороидальные сердечники с наименьшим диаметром отверстия после намотки 12 мм.

Оба станка состоят из типовых узлов: привода, механизма подачи провода, головки челнока, двух столов (для круговой и секционной намотки) и пульта управления.

В процессе намотки на станках можно вручную регулировать величину подачи, а также контролировать целостность провода.

Натяжение провода, укладываемого на тороид, осуществляется тормозом, который периодически в соответствии с циклограммой притормаживает шпулю.

Процесс намотки провода на тороидальные сердечники предусматривает установку тороида на рабочий столик, заполнение шпули проводом и перемотку его со шпули на тороид.

Техническая характеристика станка СНТ -5: диаметр наматываемого провода 0,05-0,15 мм, наименьший диаметр отверстия катушки после намотки 5 мм, наибольшая высота катушки после намотки при наименьшем внутреннем диаметре 6 мм, наибольшая высота катушки 12 мм, наибольший наружный диаметр катушки 20 мм, наименьший внутренний диаметр катушки при секционной намотке 7 мм, наименьший наружный диаметр сердечника 11 мм, пределы плавного регулирования шага по наружному диаметру 0,056 - 1,68 мм, скорость вращения шпинделя (регулирование бесступенчатое) 50-300 об/мин, внутренний диаметр челнока и шпули 45,5 мм, емкость шпули 400 мм3 или 14 м провода диаметром 0,05 мм, мощность электродвигателя МУН - 80 вт, габаритные размеры 580 х 680 X 515 мм, вес 42,6 кГ.

Рис. 14. Принцип действия станка для тороидальной намотки: 1 - поджимной ролик, 2- ведущие ролики, 3- шпуля, 4 - провод, 5 - каркас катушки

Рис. 15. Кинематическая схема станка для тороидальных обмоток: а -схема, б -вид магазина, каркаса и ведущего ролика сбоку, в -вид магазина, каркаса и роликов сверху; 1 - электродвигатель, 2 - ременная передача, 3-7, Ills, 15, 17, 26, 28 - шестерни передаточных механизмов, 8 - магазинные кольца, 9 - тороидальный каркас, 10 - ведущий ролик поворота каркаса, 14 - червячная пара, 16 - рукоятка включения механической подачи шага намотки, 18- рукоятка ручного поворота каркаса, 19 - рукоятка ручного поворота магазина, 20 - кулисный механизм, 21 -эксцентрик. 22 -кулачок, 23 - счетчик уложенных витков, 24 и 25 - опорные ролики. 27 - рукоятка установки шага, 29- шкала установки шага, 30 - провод, навиваемый из магазина на каркас

Рис. 16. Станок СНТ -5 для намотки на тороидальные сердечники

Рис. 17. СтанокСНТ-12М для намотки на тороидальные сердечники

Техническая характеристика станка СНТ -12М: диаметр наматываемого провода 0,15-0,4 мм, наименьший диаметр отверстия катушки после намотки 12 мм, наибольшая высота катушки после намотки при наименьшем внутреннем диаметре 15 мм, наибольшая высота катушки 80 мм, наибольший наружный диаметр катушки 120 мм, наименьший внутренний диаметр катушки при секционной намотке 16 мм, наименьший наружный диаметр сердечника 30 мм, пределы плавного регулирования шага по наружному диаметру 0,12-3,6 мм, скорость вращения шпинделя (регулирование бесступенчатое) 50-300 об/мин, внутренний диаметр челнока и шпули 161 мм, емкость шпули 13 000 мм3 или 420 м провода диаметром 0,05 мм, мощность электродвигателя МУН - 80 вт, габаритные размеры 580 X 680 X 515 мм, вес 47,2 кГ.

Типовые операции изготовления обмоток. Технологический процесс изготовления обмоток состоит из ряда типовых операций; заготовки прокладок и выводных концов; облуживания выводов; намотки и закрепления концов обмотки.

Заготовка прокладок заключается в нарезке прокладочного материала на ленты необходимой ширины, а также в подсечке лент по краям, если это предусмотрено чертежом. Прокладочный изоляционный материал (бумагу, лакоткань и др.) нарезают на ры.чажных или роликовых ножницах.

При заготовке выводов провод нарезают на куски одинаковой длины (от 25 до 120 мм), удаляют с них изоляцию на 7 -10 мм и облуживают концы. Основные марки выводных проводов: МГБД , МГБДО , МГШД , МГШДО , ПМВГ и МГШВ .

Высокопроизводительную заготовку выводных проводов ведут на специальном оборудовании - автоматах, совмещающих резку проводов со снятием изоляции.

Облуживание концов проводов, не имеющих гальванического лужения на токопроводящей жиле, обычно производят в электрических тиглях настольного типа.

Намотка провода на каркас во многом определяет качество обмотки и является основной операцией технологического процесса.

Станок для намотки выбирают исходя из размеров катушки, диаметра провода и программы выпуска изделий. Процессу намотки предшествуют подготовительные работы: установка катушек (бобин) с проводом, выбор и установка намоточной оправки; настройка шага и ширины намотки; настройка скорости намотки; регулировка натяжения провода; подготовка материалов и инструментов для пайки. Настройку станка выполняет наладчик, который делает также пробную катушку, и только после ее проверки приступают к изготовлению партии катушек.

Если партия небольшая, удобнее вначале намотать на все каркасы первую обмотку, а после перестройки станка намотать вторую обмотку и т. д. При большой партии рациональнее использовать пля каждого диаметра провода (обмотки) отдельный станок.

Скорость намотки или число оборотов шпинделя станка устанав-ливают в зависимости от допустимой окружной скорости провода, “которая определяется его диаметром, а также размером и формой каркаса.

Скорость намотки может быть повышена у круглых каркасов по сравнению с прямоугольными или плоскими каркасами на 15-20%. Рекомендуемые скорости намотки для станков ПР-159 и ПР-160 приведены соответственно в табл. 9 и 10.

Особое внимание следует уделять натяжению провода при наматывании, так как оно определяет качество обмотки. Недостаточное натяжение приводит к сползанию витков и изменению геометрических размеров обмотки, а излишнее натяжение - к механическому

Рис. 18. Способы заделки выводов обмоток и выводов промежуточной точки: а -выводным проводом, б -проводом обмотки, в -начало и конец обмотки выведены на одну щеку катушки, г -выводным проводом (круглого сечения) из промежуточной точки, д -выводным проводом (прямоугольного сечения шиной) из промежуточной точки, е - проводом обмотки из промежуточной точки, ж-выводным проводом и проводом обмотки при соединении двух обмоток разных диаметров, з -задс-лка выводов экрана, 1 - батистовая лента или хлопчатобумажные нитки, 2-электроизоляционная трубка, 3 - лакоткань ЛШ 1, 4 -электроизоляционный картон ЭВ, 5 -гибкий монтажный провод, 6 -медная шина, 7 - хлопчатобумажные нитки Л» 0, 8 - медный экран, 9 - изоляционная прокладка

изоляции, увеличению сопротивления провода, а также впёзанию провода между уложенными витками.

Закреплять концы обмотки необходимо у всех катушек. Крепление должно быть прочным и надежным, чтобы во время монтажа и эксплуатации обмотка не повредилась.

На рис. 99 показаны наиболее часто встречающиеся способы заделки выводов обмоток и выводов промежуточной точки. В качестве материала для закрепления концов и отводов используют миткалевую ленту, полоски лакоткани, капроновые нитки и др.

Особое внимание следует уделять качеству электрического соединения выводного конца с проводом обмотки. Место соединения выводного конца и обмотки прокладывают лакотканью.

Cтраница 1

Технология изготовления катушек с корпусной изоляцией определяется принятым типом изоляции.  

Технология изготовления катушек распадается на много операций, которые для различных конструкций катушек несколько различны. Однако последовательность основных операций технологических процессов изготовления катушек вполне определенна и является следующей.  

Технология изготовления катушек на каркасе начинается с изготовления каркаса. Каркас изготавливают из листовой стали толщиной от 0 5 до 2 0 мм. Перед намоткой каркас необходимо изолировать. Применяемые для изоляции материалы выбираются конструктором в зависимости от условий работы машины. Выполняется изоляция следующим образом. По всем четырем сторонам каркаса накладывается в два слоя полоса изоляции толщиной 1 мм. Ширина полосы должна быть равна высоте каркаса и плотно упираться краями в боковые стороны каркаса. Начало и конец полосы обрезают на конус, для того чтобы избежать утолщения в этих местах. Для предотвращения разматывания полосы поверх ее наматывают вразбег технологическую ленту. Затем для изолировки боковых сторон каркаса вырезают четырехугольные шайбы С таким расчетом, чтобы их края выступали за намотанную катушку на 10 - 15 мм с каждой стороны.  

Технология изготовления катушек индуктивности во многом определяет их электромагнитные параметры, такие, как добротность и особенно стабильность индуктивности.  

Технология изготовления катушек резисторов состоит из следующих операций: навивки, намотки, подгонки и искусственного старения, подгонки и пайки выводов; дополнительной подгонки и искусственного старения; пропитки церезином и покрытием шеллачным лаком; установки резисторов на основание с последующей подгонкой и естественным старением.  

Технология изготовления катушек полюсов с воздушным охлаждением включает следующие операции: намотку, отжиг, рихтовку, изолировку, запечку.  

Технология изготовления катушек статора жесткой обмотки, наматываемых и впоследствии формуемых, должна быть рассмотрена подробнее на примере изготовления наболее сложных катушечных групп.  

Сложность технологии изготовления катушек обмотки якоря машин постоянного тока определяется тем, что пазы якоря выполняются крайне тесными и требуют высокой точности изготовления пазовой части катушек якоря с допусками 0 1 - 0 2 мм. Кроме того, для удержания обмотки на якоре на нее в нескольких местах наматываются бандажи из стальной проволоки.  

В зависимости от технологии изготовления катушки индуктивности можно классифицировать как вожженные, намотанные, печатные, тонкопленочные.  

Точность номинальной величины индуктивности выражается в относительных величинах и определяется технологией изготовления катушки.  

Ромбичность сечения катушки высокого напряжения.

Технология намотки лодочки, прессовка, растяжка и формовка катушки соответствуют технологии изготовления катушек без изоляции. При этом используется аналогичное оборудование.  

Коэффициент & ок всегда меньше коэффициента k0, так как по условиям технологии изготовления катушек окно магнитопровода не может быть заполнено полностью. Наибольшая разница между kOK и kg имеет место в трансформаторах и дросселях тороидальной конструкции, в которых в центре окна магнитопровода должно оставаться свободное отверстие для прохода челнока Намоточного станка.  

Сергей Комаров, UA3ALW

Для выполнения намотки «Универсаль» нужен эмалированный намоточный провод в шелковой или лавсановой изоляции типов ПЭЛШО, ПЭШО, ЛЭШО, ПЭЛО, ЛЭЛО. Дополнительная волокнистая изоляция выполняет две функции: предотвращает соскальзывание провода с каркаса и друг с друга при наискось расположенных витках, и позволяет последующей пропиткой полистирольным лаком, парафином или церезином жестко закрепить расположение витков многослойной катушки, чем обеспечивается высокая стабильность ее индуктивности.

При некотором навыке намотка легко выполняется вручную. Для этого необходимо разметить сам каркас, как показано на рисунке 1 или обернуть его кабельной бумагой с нанесенной на нее разметкой. На месте намотки проводят две кольцевых линии, расстояние между которыми будет определять ширину намотки. Далее, проводят две диаметрально противоположных линии AB и CD. Расстояние между ними должно быть в точности равно половине витка. Если планируется на каркасе намотка нескольких секций или индуктивно связанных катушек, то разметка делается сразу для всех намоток. Разметку следует производить непроводящим электрический ток красителем (простой карандаш не годится, поскольку его грифель сделан из графита).

Далее, скотчем за пределами разметки, закрепляем провод в начале намотки так, чтобы он прошел через точку А, и с небольшим натягом, укладываем его наискось по половине окружности от точки А к точке D. В точке D перегибаем провод под тупым углом и, придерживая угол ногтем большого пальца (у девушек и молодых жён это особенно хорошо получается), уже с меньшим натягом, укладываем провод наискось в обратную сторону к точке A. Придя в точку A, пересекаем провод начала, прижав новым витком, и сразу перегибаем его под тупым углом, но теперь уже в обратную сторону и начинаем укладывать второй виток вплотную к первому, справа от него. При этом, опять-таки, ногтем большого пальца придерживаем угол перегиба провода от его сползания к центру намотки. С обретением навыка, это можно делать проводом следующего витка, сначала немного перегибая его во внешнюю сторону (для подтяжки угла предыдущего витка) и лишь затем, прижав ногтем, под тупым углом, внутрь, и укладывая параллельно предыдущему витку.

В процессе намотки при каждом перегибе провода необходимо подтягивать угол перегиба к кольцевой линии разметки. Поскольку витки обмотки располагаются наискось, и при натяжении провода обмотка имеет тенденцию к сужению, намотка ведется при небольшом натяжении. Для получения ровной секции обмотки, необходимо все углы перегибов провода укладывать точно на линию кольцевых разметок, а перегиб выполнять резким, удерживая провод ногтем большого пальца левой руки.

Прежде, чем приступать к намотке катушек «Универсаль» тонким намоточным проводом, следует потренироваться в исполнении такой перекрестной намотки, например, на монтажном проводе МГШВ-0,2, намотав его на любой круглый стержень или трубку диаметром 15…20 мм и разметив ширину намотки 12…15 мм. Для этого надо взять провод длиной 3,5…4 метра и намотать точно по разметке узкую, высокую и ровную секцию обмотки – этакий «блинчик», уложив в намотку всю длину провода (Рис. 2).

После нескольких попыток намотка начнет получаться ровной, и появятся нужные навыки, как говорится, «на кончиках пальцев». Теперь можно попробовать намотать 150 витков в секцию шириной 5 мм проводом ПЭЛШО-0,25…0,3 на каркасе диаметром 8…10 мм. Для более тонкого провода ширину намотки следует взять пропорционально меньше. Но не стоит сразу увлекаться тонкими проводами и узкими секциями, не имея еще хорошо закрепленных навыков. Эта намотка требует терпения, аккуратности, внимательности, тонкой координации движений пальцев, и если торопиться, можно вместо навыков обрести разочарование. Если же секция получается ровная, аккуратная и точно по разметке, можете считать, что мотать катушки с намоткой «Универсаль» вы научились.

На частотах диапазона длинных волн, где число витков в обмотке для достижения нужной индуктивности исчисляется сотнями, есть смысл мотать обмотку с двойным рисунком по ширине намотки (перекрестно-пересекающуюся) и, выполнять намотку в два раза шире. (Рис. 3).

Разметка каркаса почти такая же, как и в первом случае, но посередине намотки проводим еще одну кольцевую линию. Намотка производится так. Скотчем закрепляем провод в начале намотки, чтобы он прошел через точку А, и с натягом, укладываем провод наискось по половине окружности от точки А к середине линии CD. Далее продолжаем намотку, чтобы полный виток провода закончился в точке B. Перегибаем провод под тупым углом и, придерживая угол ногтем большого пальца, продолжаем намотку к середине линии CD, где пересекаем провод предыдущего витка и продолжаем намотку дальше. Второй виток заканчиваем в точке A, где пересекаем провод начала намотки, сразу же перегибаем его под тупым углом и укладываем третий виток вплотную и параллельно первому, справа от него. Дальше продолжаем намотку, укладывая провод нового витка параллельно и справа от предыдущего, и в точках A и B пересекая предыдущий. В середине линии CD витки будут пересекаться без перегиба и, по мере увеличения числа витков намотки, точка каждого нового пересечения будет смещаться в сторону намотки. Когда смещение достигнет полного оборота вокруг каркаса, дальнейшая намотка будет продолжаться вторым слоем на уже намотанные витки первого слоя. Здесь, как и в первом случае, необходимо постоянно подтягивать углы перегиба провода к боковым линиям кольцевой разметки и обрести навык поддержания нужной силы натяжения провода, чтобы катушка получалась плотной и чтобы она не сужалась от витка к витку и от слоя к слою.

Для закрепления внешнего вывода катушки, за 10…15 витков до окончания намотки, поперек витков кладут сложенную вдвое х/б швейную нитку, толщиной № 20, как показано на рисунке и поверх нее продолжают намотку.

Место расположения нитки на окружности намотки надо подгадать так, чтобы окончание последнего витка намотки оказалось в точности в том месте и с того краю, где расположена петля нитки. Конец провода обрезают с запасом нужной длины и продевают в нитяную петлю. После этого, натянув вывод, затягивают петлю с обратной стороны намотки и завязывают между собой на два узла оба конца нитки. Толщина двойного узла не даст нитке выскочить на другую сторону намотки между прижавшими ее витками. Фиксация внешнего вывода получается простая и прочная.

После намотки витки катушки желательно пропитать на выбор: жидким полистирольным лаком (раствор полистирола в ацетоне или дихлорэтане), парафином (расплавив в жестяной баночке размерами больше катушки часть бытовой осветительной свечки, разогрев баночку на паяльнике и окунув в жидкий парафин намотанную катушку) или церезином (технология та же). Другими составами пропитывать катушку не следует во избежание ухудшения частотных свойств.

Если в Вашем радиокружке или Вами лично такие катушки будут использоваться часто, имеет смысл изготовить самодельный ручной станочек для намотки катушек «Универсаль» , описания и чертежи которых неоднократно публиковались в журнале Радио. Подробное описание работы со станком и методики его настройки под конкретную намотку также приведены в статьях.

Купить такой станочек любому желающему или для каждого радиокружка не получится. Их никто не производит, а те, что производят, предназначены для крупных заводов, рассчитаны под серийное производство однотипных катушек, занимают много места, избыточно функциональны, неимоверно сложны в эксплуатации, стоят астрономические суммы и абсолютно неуместны в радиокружке, и уж подавно, в домашней радиолаборатории.

Теперь про индуктивность катушек с намоткой «Универсаль». Зная габаритные размеры катушки и число витков, можно с весьма высокой точностью рассчитать ее индуктивность. На рисунке 4 приведена расчетная формула, соотношения размеров и таблица практических значений индуктивности реально намотанных катушек.

Эта таблица составлялась так: на каркас указанного диаметра D1 наматывались 150 витков обмотки «Универсаль» указанным проводом; замерялся внешний диаметр полученной намотки штангенциркулем и ее индуктивность прибором Е12-1А. Затем, отматывались 10 витков и замеры повторялись 11 раз до остающихся 50 витков. И так четыре раза, разными проводами, на разных каркасах. Таким образом, были составлены четыре колонки таблицы.

Поскольку при индуктивностях 20…40 мкГ и менее, лучше использовать однослойную намотку, и меньше 50 витков в катушку с намоткой «Универсаль» едва ли разумно мотать, измерения с меньшим числом витков не проводились. Однако, расчеты индуктивностей катушек с меньшим числом витков можно легко провести по приведенной формуле. При аккуратной намотке по разметке, расчет индуктивности дает хорошее совпадение (точность около 1%) с результатами измерений.

При расчете многосекционной катушки, надо учитывать взаимоиндукцию между секциями. При одинаковом направлении намотки, общая индуктивность двух секций, расположенных близко друг от друга (одна секция находится частично в магнитном поле другой), определится так:

L общ = L 1 + L 2 + 2 M

Если секций три при тех же условиях, то: L общ = L 1 + L 2 + L 3 + 2 M 1-2 + 2 M 2-3 + 2 M 1-3 ; где:

M 1-2 - взаимоиндукция между первой и второй секциями;

M 2-3 - взаимоиндукция между второй и третьей секциями;

M 1-3 - взаимоиндукция между первой и третьей секциями.

Если секции расположены в ряд, одна за другой, на одинаковом расстоянии, то M 1-2 = M 2-3 . Взаимоиндукция же через секцию, - M 1-3 , будет весьма мала в силу большого расстояния между секциями и квадратичного характера спада напряженности магнитного поля в зависимости от расстояния между ними. При расчете индуктивности многосекционных катушек с практической точностью, взаимоиндукцией между секциями находящимися на расстоянии более их внешнего диаметра можно смело пренебрегать. Взаимоиндукцию катушек, разнесенных на расстояние больше их диаметра, следует учитывать лишь в тех случаях, когда через нее осуществляется связь между контурами.

Отсюда следует, что для получения максимальной индуктивности многосекционной катушки секции надо располагать как можно ближе друг к другу, тогда, при том же количестве витков и активном сопротивлении провода, общая индуктивность будет больше за счет взаимоиндукции. Однако располагать секции на расстоянии ближе 2 мм не следует, поскольку при намотке следующей секции вплотную к предыдущей, очень сложно укладывать витки и точно перегибать провод.

Оптимальное соотношение формы катушки на предмет получения минимального активного сопротивления при максимальной индуктивности, - когда ширина секции равна толщине намотки, а средний диаметр намотки в 2,5 раза больше ширины секции. Следует отметить, что на высокой частоте оптимум по минимальному активному сопротивлению не совпадает с оптимумом для получения максимальной добротности, и для размеров катушки, приемлемых для компактного конструирования, наблюдается тенденция увеличения добротности при увеличении среднего диаметра, при сохранении равенства ширины и толщины намотки.

К примеру, рассчитаем индуктивность пятисекционного дросселя с намоткой «Универсаль» с шириной секций по 5 мм, расстоянием между секциями по 2,5 мм, содержащего в каждой секции по 100 витков провода ПЭЛШО - 0,25, намотанного на резисторе ВС-2Вт с R ≥ 1 MΩ .

Поскольку поверхность резистора скользкая, обмотаем его двумя слоями кабельной бумаги шириной 37 мм, длиной 55 мм и нанесем на нее разметку секций намотки. При этом D 1 = 8,5 мм. Для провода ПЭЛШО-0,25 диаметр по изоляции составляет 0,35 мм, коэффициент неплотности намотки k n = 1,09 (экспериментальное значение; можно рассчитать по таблице Рис. 5).

Размеры намотки: С = n (k n d) 2 / l = 100 х (1,09 х 0,35) 2 / 5 = 2,9 мм. D 2 = D 1 + 2 C = 8,5 + 2 х 2,9 = 14,3 мм. D = (D 2 + D 1) / 2 = (14,3 + 8,5) / 2 = 11,4 мм; l = 5 мм = 0,5 см;

Индуктивность одной секции (Рис. 4) :

L 1 = 0,0025 π n 2 D 2 / (3 D + 9 l + 10 c) = 0,0025 π 100 2 11,4 2 / (3х11,4 + 9х5 + 10х2,9) = 94,3 мкГ.

Что интересно, измерение индуктивности катушки намотанной по указанным размерам дает результат 95 мкГ (Рис. 5). С учетом неточностей при ручной намотке – очень хорошее совпадение.

Для определения взаимоиндукции между секциями рассчитаем соотношение (Рис. 6):

r 2 / r 1 = √{[(1 – a /A) 2 + B 2 /A 2 ] / [(1 + a/A) 2 + B 2 /A 2 ]} для пяти пар точек.

Средний радиус секции: а = (8,5 + 14,3) / 4 = 5,7 мм;

Для точек 0-1 : А = а = 5,7 мм; B = 7,5 мм.

r 2 / r 1 = √{(7,5 2 / 5,7 2 ) / [(1 + 1) 2 + 7,5 2 / 5,7 2 ]} = √(1,7313/5,7313) = 0,5496;

Лабораторная работа №3

ИССЛЕДОВАНИЕ КАТУШКЕК ИНДУКТИВНОСТИ

Цель работы

1. Изучить принципы конструирования катушек индуктивности.

2. Освоить практические методики расчета параметров и про­ектирования катушек индуктивности.

3. Приобрести навыки экспериментального исследований пара­метров катушек индуктивности.

1. Теоретические сведения

Принцип действия и общие свойства катушек индуктивности

Катушки индуктивности - электрорадиоэлементы, работа кото­рых основана на аффекте самоиндукции, т. е. на взаимодействии электрического тока проводника и магнитного поля, создаваемого этим током. Для увеличения степени взаимодействия (потокосцепления) проводник выполняют в виде витка (контура) или совокупности витков. Ток, протекающий по замкнутому контуру, создает магнит­ный поток, пронизывающий данный контур. Собственная индуктив­ность замкнутого витка определяется как отношение

, где

- потокосцепление, - ток витка. Иными словами, собственная индуктивность (в дальнейшем просто индуктивность) является коэффициентом пропорциональности между током проводника и суммарным потокосцеплением. Если проводник выполнен в виде множества вит­ков, что характерно для катушек индуктивности, то в общем случае необходимо учитывать процессы электромагнитного взаимодействия совокупности элементарных витков. Строгое решение данной задачи весьма сложно, но в конкретных случаях может быть сведено к дос­таточно простым формулам и методикам. Единицей измерения индуктивности является Генри (Гн.). 1 Гн - такая индуктивность, при ко­торой ток в 1 ампер порождает потокосцепление в 1 вебер.

Катушки индуктивности применяются в РЭА в широком смысле для перераспределения токов различной частоты в электрических цепях. В частности, они используются в фильтрах, колебательных контурах, генераторах, интеграторах, в качестве дросселей ВЧ и в других устройствах. Под катушками индуктивности обычно понимают высокочастотные катушки, рассчитанные для работы на частотах вы­ше примерно 100 кГц. Именно такие катушки индуктивности являются предметом изучения и исследования в данной работе.

Основными параметрами ВЧ катушек индуктивности являются ин­дуктивность, допустимое предельное отклонение индуктивности, собственная емкость, добротность, стабильность и надежность.

Индуктивность ВЧ катушек индуктивности может быть от нес­кольких наногенри до нескольких десятков миллигенри, в зависи­мости от их функционального назначения. Допустимое относительное отклонение индуктивности катушек может быть различным - от 0,1. .0,5 % для катушек высокодобротных сопряженных контуров до 20 % и более для катушек дросселей и других элементов с низкими требованиями по точности.

Собственная емкость катушек индуктивности обусловлена расп­ределенной емкостью между витками и емкостью между обмоткой и корпусом прибора или экраном катушки.

Добротность характеризует суммарную величину потерь (в об­ратно - пропорциональной зависимости) энергии электрического тока и электромагнитного поля в элементах конструкции катушки (про­водах обмотки, диэлектрике каркаса, сердечнике и др.). Доброт­ность катушки индуктивности определяется отношением

где - круговая частота, - эквивалентное сопротивление по­терь. Добротность большинства катушек индуктивности широкого применения находится в диапазоне 30.. 400.

Рис. 1. Эквивалентная схема (а) и зависимость импеданса реальных катушек индуктивности:

- критическое сопротивление катушки;

- собственная резонансная частота

приводятся к одному эквивалентному сопротивлению . Собственная емкость совместно с индуктивностью образует параллельный резонансный контур, добротность которого определяется сопротивлением потерь . Резонансная частота этого контура равна

и называется собственной резонансной частотой катушки индуктивности. Примерная зависимость модуля комплексного сопротивления (импеданса) данного контура от частоты (резонанс­ная кривая) приведена на рис. 1,б. Индуктивный характер сопро­тивления реальная катушка имеет на частотах ниже резонансной. На практике, как правило, катушки индуктивности применяются на час­тотах не выше

Стабильность катушек индуктивности характеризуется измене­нием ее параметров под воздействием температуры, влаги, во вре­мени и сильно зависит от конструкции.

Температурная стабильность величины индуктивности количест­венно характеризуется температурным коэффициентом индуктивности (ТКИ)

где -начальное значение индуктивности при температуре ,

- изменение величины индуктивности, воз­никающее при изменении температуры на относительно .

Температурная нестабильность параметров катушек индуктив­ности обусловлена следующими основными факторами:

Изменением диаметра каркаса при изменении температуры;

Изменением толщины скин-слоя, по которому протекает ток высокой частоты, вследствие температурного изменения удельного сопротивления материала провода;

Изменением влияния экрана при его наличии;

Изменением магнитных свойств сердечника (для катушек, с сердечником).

Влияние температуры на добротность обусловлена в основном изменением сопротивления провода. При использовании медного про­вода добротность катушки падает примерно на 10 % на каждые 30 градусов повышения температуры.

Временная стабильность величины индуктивности характеризу­ется коэффициентом старения

где - время.

Наиболее сильное старение наблюдается у катушек с каркасами из органических диэлектриков. Поэтому в стабильных катушках при­меняются керамические каркасы, практически не подверженные ста­рению.

Влажность вызывает увеличение собственной емкости и вследс­твие возрастания диэлектрических потерь снижение добротности. Для защиты катушек от действия влаги применяют герметизацию или пропитку и обволакивание обмотки компаундами и лаками. Это хотя и приводит к увеличению собственной емкости и снижению доброт­ности, но зато повышает влагостойкость и механическую прочность.

Надежность катушек индуктивности количественно оценивается одним из параметров - средним временем безотказной работы или средней интенсивностью отказов, которые находятся в обратно - пропорциональной зависимости и на практике определяются в результате испытаний достаточно большой выборки однотипных изделий. Для катушек индуктивности наиболее характерны медленные отказы, вы­зываемые старением диэлектрических и магнитных материалов и окислением проводников. Повышенная влажность и температура спо­собствуют ускоренному протеканию этих процессов. Внезапные отка­зы обычно происходят вследствие нарушения электрических контак­тов проводов обмоток с выводами и механических повреждений обмо­ток.

Конструктивные особенности катушек индуктивности

По различным конструктивным признакам катушки индуктивности могут быть разделены на:

Однослойные и многослойные;

Экранированные и неэкранированные;

Катушки без сердечника и с сердечником (магнитным или немагнитным);

Цилиндрические, плоские и печатные (пленочные);

Незащищенные (открытые), частично защищенные пропиткой, обволакиванием или опресовкой и защищенные герметичным или не­герметичным кожухом.

Конструкция катушек индуктивности должна обеспечивать вы­полнение заданных технических и эксплуатационных требований, быть технологичной, иметь минимальную стоимость.

К основным элементам конструкции катушек относятся обмотка (обмотки), каркас и выводы (контакты). Обмотка является обязательным элементом катушки, остальные могут отсутствовать. Кроме этого, в необходимых случаях катушки могут иметь экран и магнитный или немагнитный сердечник.

Электрические параметры и стоимость катушки в значительной степени определяются ее каркасом. Каркас должен обеспечивать удобство намотки провода, распайку выводов обмотки, надежную фиксацию подстроечного сердечника при его использовании. Матери­ал каркаса выбирается из соображений технологичности и получения заданных характеристик катушки. Он должен быть достаточно меха­нически прочным, влаго- и теплостойким, вносить малые потери, иметь небольшой температурный коэффициент линейного расширения.

Каркасы катушек с не очень высокими параметрами могут изго­тавливаться из дешевых органических материалов - полистирола, фенопластов, различных пресс-материалов. Каркасы катушек с повы­шенными показателями, в частности, с высокой стабильностью, изго­тавливаются из радиотехнической керамики типа В: на УКВ и КВ - из ультрафарфора и ВЧ стеатита, на ДВ и СВ - из радиофарфора.

Размеры каркаса определяют из общих конструктивных сообра­жений и требуемой добротности, которая пропорциональна диаметру.

Выводы в каркасах из пластмасс запрессовывают непосредствен­но в тело каркаса. В керамических каркасах выводы выполняют в виде специальных хомутиков, штифтов или металлизированных поло­сок, к которым и присоединяется намоточный провод.

Некоторые типовые формы каркасов катушек индуктивности раз­личного назначения приведены на рис. 2.

Обмотки катушек индуктивности по виду укладки делятся на однослойные и многослойные (рис 3).

К однослойным обмоткам относятся сплошная однослойная и об­мотка с шагом

(рис З,а,б).

Однослойные катушки с шагом отличаются высокой добротностью (150-400) и стабильностью и применяются в контурах КВ и УКВ. Значения предельной индуктивности для обмоток с шагом зависят от диаметра каркаса и приведены в табл. 1.

Таблица 1

Предельная индуктивность обмотки с шагом

Диаметр каркаса, мм
Предельная инд-сть, мкГн

Для повышения точности намотки провода применяются нарезные, каркасы, у которых на поверхности имеется неглубокая спиральная канавка, фиксирующая провод при намотке. Однако погружение про­вода в диэлектрик каркаса несколько понижает добротность и уве­личивает собственную емкость. Чтобы этого не происходило, применяют ребристые каркасы.

Рис. 2. Каркасы цилиндрических катушек:

а-в - типовые каркасы для приемников длинных и средних волн; г - для броневых сердечников; д - ребристый каркас; е - каркас с ка­навкой (нарезной)

Рис. 3. Типы намоток катушек индуктивности:

а - однослойная сплошная; б - однослойная с шагом; в - многослой­ная рядовая; г - многослойная "кучей" ("внавал"); д - универ­сальная с двумя переходами (перегибами провода) на виток (раз­вертка) ; е - универсальная перекрестная с 4 витками на цикл (развертка); ж - пирамидальная

Для высокостабильных катушек применяются специальные спосо­бы намотки - тугая, горячая и осажденная - в сочетании с керами­ческим каркасом. Тугая намотка производится со значительным натя­жением. При горячей намотке провод нагревается до 120-180 °С и незначительно натягивается. В катушках с осажденной (нанесенной) обмоткой витки образуются нанесением слоя металла на поверхность керамического каркаса методом вжигания и последующего гальвани­ческого наращивания.

Катушки со сплошной однослойной обмоткой отличаются высокой добротностью (150-250) и стабильностью при индуктивности не выше 200-500 мкГн (табл. 2) и применяются в контурах КВ и СВ.

Таблица 2

Предельная индуктивность сплошной однослойной обмотки

Диаметр каркаса, мм
Предельная инд-сть, мкГн

Для изготовления катушек с индуктивностью вше 200-500 мкГн применяются многослойные обмотки - простая рядовая, "внавал" ("кучей"), универсальные (обычная и перекрестная), пирамидальная (рис. 3,в-ж).

В простой рядовой обмотке витки укладываются на каркас пра­вильными рядами, а в обмотке "внавал" - без определенной законо­мерности, хаотично. Эти обмотки, называемые простыми, отличаются низкой добротностью и стабильностью, большой собственной ем­костью и применяются в катушках для ДВ и дросселях. Для улучше­ния их параметров используют секционирование, которое позволяет достичь добротности 160-170 и уменьшить собственную емкость.

Универсальные и пирамидальную обмотки относят к сложным об­моткам. В универсальной обмотке витки идут попеременно от одного края катушки к другому, пересекаясь под некоторым углом. Это придает катушке высокую механическую прочность без специальных каркасов, достаточно высокую добротность и незначительную собст­венную емкость. Универсальную намотку характеризуют числом пере­гибов провода за один виток (2 и более) и другими параметрами. Такие катушки обычно имеют внутренний диаметр 5-10 мм, длину 2-5 мм, добротность 80-100.

Для получения длинных катушек применяют так называемую универсальную перекрестную намотку, характерным параметром кото­рой является число витков на один переход провода с одной сторо­ны катушки на другую и обратно (один цикл). Катушки с такой на­моткой отличаются пониженной добротностью и сравнительно большой собственной емкостью. Поэтому они находят применение в специаль­ных катушках контуров, настраиваемых длинными цилиндрическими магнитными сердечниками.

Общим, недостатком рассмотренных типов обмоток является низ­кая электрическая прочность, особенно у обмотки "внавал".

Пирамидальная обмотка обладает высокой электрической проч­ностью и малой собственной емкостью, т. к. соседние витки имеют небольшую разность потенциалов. Обычно пирамидальная обмотка со­держит два слоя и применяется в ВЧ-дросселях мощных радиопере­датчиков.

Для наматывания обмоток катушек индуктивности применяют в основном медные провода круглого сечения с эмалевой изоляцией (ПЭ, ПЭЛ, ПЭВ, ПЭТВ, ПЭШО), а для катушек с шагом - также неизо­лированный провод МГМ, покрытый слоем серебра.

Расчет параметров катушек индуктивности

При расчете основных параметров катушек используются гео­метрические размеры их обмоток: диаметр, длина и толщина (пос­леднее только для многослойных обмоток) (рис. 3).

В однослойной катушке диаметр D представляет собой диаметр окружности, образуемой центром тяжести активного сечения прово­да. На высоких частотах диаметр D можно принять равным внутрен­нему диаметру витков.

Длина катушки представляет собой расстояние между осевы­ми линиями крайних витков. Расстояние между осевыми линиями смежных витков называется шагом намотки . Величины и связаны между собой простым соотношением

(1)

где N - число витков.

При сплошной намотке расстояние между смежными витками оп­ределяется диаметром провода в изоляции b неплотностью приле­гания витков друг к другу. Последнее может быть учтено коэффициентом неплотности, который зависит в основном от диаметра провода (табл. 3).

Таблица 3

Значения коэффициента неплотности

Диаметр провода, мм
Коэффициент

Таким образом, для сплошной обмотки

(2)

Размеры многослойной катушки определяются наружным D и внутренним D 0 диаметрами и длиной намотки. Часто в расчетах ис­пользуются толщина намотки

и средний диаметр

Расчет индуктивности. Из теоретической, электротехники известно следующее выражение для расчета индуктивности длинного соленоида круглого сечения (без сердечника):

(3)

Здесь индуктивность L получается выраженной в мкГн, если длину намотки выразить в см, а площадь сечения S - в см 2 .

В реальных катушках длина обычно соизмерима с диаметром, вследствие чего сильнее сказывается уменьшение магнитного сцеп­ления крайних витков и фактическая индуктивность оказывается меньше расчетной. Точный учет этого явления приводит к громозд­ким и неудобным формулам.

На практике используют простые полуэмпирические формулы с поправочными коэффициентами, зависящими от относительных размеров катушки.

Для расчета индуктивности сплошной однослойной обмотки ши­роко применяется следующая формула, обеспечивающая погрешность расчета не более 2-3 %:

(4)

где - индуктивность, мкГн,

- диаметр катушки (каркаса), см; - поправочный коэффициент, величина которого зависит от отно­шения

, а значения приведены в таблице 4.

Таблица 4

Значения коэффициента

При намотке с шагом происходит дополнительное уменьшение потокосцепления и индуктивности. Поэтому для более точного рас­чета индуктивности катушки, намотанной с шагом проводом круглого сечения, при числе витков не менее 4-5 следует использовать дру­гую формулу:

где - фактическая индуктивность, мкГн, - индуктивность, рассчитанная как для сплошной обмотки по формуле (4), мкГн, - диа­метр катушки, см; А и В - поправочные коэффициенты, зависящие соответственно от отношения диаметра провода без изоляции к. шагу намотки

и числа витков (рис. 4).

Формула (4) может использоваться и для расчета индуктивнос­ти многослойных катушек. В этом случае в формулу в качестве подставляется средний диаметр

а для более точного расчета необходимо учитывать зависимость коэффициента не только от отношения

но и от отношения

/1/.

Рис. 4. Значения коэффициентов А и В для расчета индуктивности катушек, намотанных с шагом

Расчет числа витков. При проектировании катушек величина индуктивности, как правило, задана, т.е. является исходной вели­чиной. Может быть задан также один из размеров катушки, чаще всего - диаметр обмотки. Необходимо найти число витков и осталь­ные размеры катушки, предварительно выбрав, если не заданы, кон­струкцию и тип намотки.

Формулу для расчета числа витков можно получить из уравне­ния (4), решив его относительно

:

(6)

Вследствие того, что коэффициент сложным образом зависит от размеров катушки, формула дает возможность определения требу­емого числа витков, если известны все размеры катушки. Обычно хотя бы один из размеров является неизвестным. Поэтому расчет числа виттов должен производиться методом последовательного приближения. В некоторых случаях могут быть использованы специ­альные методы /1/.

Рис. 5. Магнитные сердечники катушек индуктивности:

а - цилиндрический с резьбой; б - катушечный; в - броневой с замкнутой магнитной цепью (СБа); г - броневой с разомкнутой магнитной цепью (СБб); д ~ чашечный (магнитный экран); е, ж - кольцевые

Расчет собственной емкости. Величина собственной емкости зависит от размеров катушки, конструкции обмотки, диэлектричес­кой проницаемости изоляции провода и каркаса, близости экрана или деталей корпуса прибора и ряда других факторов. Чем больше диаметр катушки, ближе друг к другу расположены витки, выше диэ­лектрическая проницаемость изоляции провода и материала каркаса, тем больше собственная емкость катушки индуктивности.

Собственную емкость можно определить, суммируя элементарные емкости между отдельными участками витков, витками и экранами и т.д.

Для однослойной неэкранированной катушки такой расчет при­водит к выражению

(7)

где

, - диаметр провода без изоляции. Наименьшей собст­венной емкостью

(1-2 пф) обладают однослойные катушки, намотан­ные с шагом. Собственная емкость многослойных катушек зависит от способа и плотности намотки, толщины и диэлектрической проницаемости изоляции провода. Для простых многослойных обмоток собст­венную емкость приближенно можно определить по формуле

где

- средний диаметр обмотки, см; - диэлектрическая про­ницаемость изоляции провода.

Собственная емкость катушек с универсальной обмоткой также рассчитывается по эмпирическим соотношениям, которые можно найти в литературе /1/, и обычно составляет 5-10 пф. Для значительного уменьшения собственной емкости многослойных катушек применяют секционирование.

1.4. Катушки индуктивности с магнитными сердечниками

Введение магнитного сердечника увеличивает индуктивность катушки. Это равносильно тому, что катушки индуктивности при за­данной индуктивности имеют меньшее число витков, малую длину провода, небольшие размеры. Дополнительным их преимуществом яв­ляется возможность подстройки величины индуктивности в небольших пределах путем перемещения специального подстроечника.

Магнитные сердечники катушек индуктивности могут быть оха­рактеризованы следующими основными параметрами: относительной (действующей) магнитной проницаемостью, коэффициентом использования магнитных свойств материала, относительной добротностью, потерями, стабильностью, диапазоном рабочих частот. Определение этих параметров производится применительно к конкретной катушке, в которой используется сердечник.

Относительная (действующая) магнитная проницаемость предс­тавляет собой отношение индуктивности катушки с сердечником к индуктивности этой же катушки, но без сердечника:

(9)

Ее величина зависит от начальной магнитной проницаемости материала, формы и размеров сердечника и катушки, частоты. Чем больше проницаемость магнитного материала, чем ближе к виткам расположен сердечник, и чем ниже частота, тем выше будет его дей­ствующая магнитная проницаемость.

Индуктивность катушки с сердечником в раз больше индук­тивности той же катушки, но без сердечника.

Коэффициент использования магнитных свойств материала есть отношение действующей магнитной проницаемости сердечника к на­чальной магнитной проницаемости материала:

(10)

Относительная добротность - это отношение добротности катушки с сердечником к добротности этой же катушки, но без сер­дечника:

(11)

Характеризует потери, вносимые сердечником, и сильно зависит от свойств материала и частоты. С увеличением частоты по­тери возрастают, проницаемость падает, что приводит к уменьшению добротности. Потери, вносимые сердечником в катушку, состоят из потерь на гистерезис, частотных и диэлектрических потерь.

Приближенно можно считать, что добротность катушки с сер­дечником в

раз больше добротности катушки с той же индук­тивностью, но без сердечника (на частотах, где потери, вносимые сердечником, малы).

Стабильность катушек с сердечниками хуже, чем у катушек без сердечников, из-за изменения его магнитных свойств.

Типы магнитных сердечников. В катушках индуктивности нахо­дят применение сердечники различной формы: цилиндрические, бро­невые, кольцевые (тороидальные) Ш, Н, 0-образные и некоторые другие. Каждая из этих имеет ряд конструктивных вариантов, выз­ванных разнообразием технических требований. Наиболее употреби­тельные формы сердечников представлены на рис. 5.

Цилиндрические сердечники являются наиболее простыми по конструкции, но характеризуются малым коэффициентом использова­ния магнитных свойств. Они чаще всего применяются для точной подстройки катушек контуров. Диапазон перестройки –

Броневые сердечники позволяют получать малогабаритные ка­тушки индуктивности с высокой добротностью и удовлетворительной стабильностью. Они отличаются высоким коэффициентом использова­ния магнитных свойств и слабым полем рассеяния, что облегчает экранирование. Для уменьшения потерь и повышения стабильности в броневые сердечники может вводиться зазор. При этом однако уменьшается коэффициент использования магнитных свойств.

Кольцевые (тороидальные) сердечники дают наиболее полное использование магнитных свойств. Поэтому их применяют, когда не­обходимо получить наибольшую индуктивность при минимальных раз­мерах. Тороидальные сердечники позволяют получать высокодобротные катушки с Q= 400-500. Их основные недостатки - сложность намотки и невозможность подстройки.

Магнитные сердечники для катушек индуктивности изготавлива­ют из магнитодиэлектриков и ферритов.

Магнитодиэлектрики представляют собой смесь частиц ферро­магнитного вещества и диэлектрика. В качестве ферромагнетика ис­пользуется альсифер или карбонильное железо, а в качестве диэ­лектрика - бакелит, аминопласт и др. Сердечники получаются прес­сованием (холодным, горячим) или литьем под давлением /7/.

Общим достоинством магнитодиэлектриков являются достаточно высокая температурная и временная стабильность, негигроскопичность, постоянство магнитной проницаемости в широком диапазоне частот, малые потери. Их недостатком в ряде случаев является не­высокая магнитная проницаемость (10-25).

Ферриты представляют собой твердые растворы окислов метал­лов второй группы (Ni, Мn, Li, Сu, РЬ), цинка (Zn) и кадмия (Cd) с окисью железа (Fе 2 0 3). Изготовление сердечников осуществляется прессованием или литьем под давлением с последующим спеканием и механообработкой.

Основным достоинством ферритов является высокая магнитная проницаемость. Недостатками являются низкая температурная ста­бильность, старение, достаточно сильная зависимость магнитной проницаемости от частоты, повышенная нелинейность, гигроскопич­ность.

В высокочастотных катушках индуктивности применяются магнитомягкие ферриты для слабых полей - никель-цинковые (НЦ), марганеццинковые (МЦ), литий-цинковые (ЛЦ), свинцово-никелевые и др.

1.5. Экранированные катушки индуктивности

Наличие экрана приводит к изменению основных свойств кату­шек индуктивности: уменьшается индуктивность, увеличивается соп­ротивление и собственная емкость, уменьшается добротность. Сте­пень изменения параметров катушки зависит от соотношения разме­ров катушки и экрана.

Индуктивность экранированной катушки определяется формулой

(12)

где - индуктивность неэкранированной катушки; - коэффициент связи между катушкой и экраном.

Для однослойных и тонких многослойных катушек коэффициент связи может быть определен по формуле

(13)

где - диаметр катушки; - диаметр экрана; - коэффициент, зависящий от отношения катушки /1/.

Для обычных катушек -

;

Для стабильных катушек -

Стабильность экранированных катушек индуктивности меньше, чем неэкранированных, т.к. под влиянием дестабилизирующих факто­ров, например, температуры, изменяются геометрические размеры и сопротивление экрана, что влияет на параметры катушки.

Экраны выполняют в виде круглых или прямоугольных стаканов из алюминия, меди или латуни. Наименьшие потери вносят медные экраны, но алюминиевые дешевле и поэтому находят большее приме­нение.

2. Лабораторное оборудование и образцы

В работе используется измеритель добротности (Q-метр) и на­бор образцов исследуемых катушек индуктивности.

Порядок работы с Q-метром даны в дополнительной инструкции.

Необходимые для расчетов параметры (размеры) исследуемых образцов приводятся в справочной таблице, прилагаемой к лабора­торному макету.

3. Порядок выполнения работы

2. С помощью Q-метра на указанных частотах получить данные для расчета индуктивности, собственной ем­кости катушек, сопротивления потерь. Порядок измерений приведен в Приложении 1. Построить частотные зависимости индуктивности, добротности и сопротивления потерь. Используя рассчитанные в предыдущем пункте значений параметров, определить относительную погрешность расче­та индуктивности и собственной емкости.

3. Сравнивая параметры конструктивно одинаковых катушек, отличающихся только наличием сердечника, определить относитель­ную магнитную проницаемость , и относительную добротность , сердечника, а также построить их зависимость от частоты.

4. Исследовать влияние экрана на индуктивность, собственную емкость и добротность катушки, сопоставив параметры идентичных катушек без экрана и с экраном. Рассчитать коэффициент связи экрана с катушкой.

1. Функциональная схема лабораторного исследования. Приборы, их основные параметры и погрешности измерений. Конструктивные и электрические параметры исследуемых катушек.

2. Результаты аналитических расчетов параметров использо­ванных катушек индуктивности.

3. Результаты экспериментальных исследований параметров и характеристик катушек индуктивности.

4. Выводы с анализом результатов.

5. Контрольные вопросы

1. Параметры катушек индуктивности.

2. Каркасы и обмотки катушек индуктивности.

3. Расчет индуктивности катушек с однослойной обмоткой.

4. Расчет индуктивности катушек с многослойной обмоткой.

5. Расчет числа витков катушек индуктивности.

6. Сердечники катушек индуктивности: типы, материалы, технология изготовления.

7. Влияние сердечника на параметры катушек индуктивности.

8. Влияние экрана на параметры катушек индуктивности.

9. Особенности конструирования высокодобротных катушек.

10. Особенности конструирования высокостабильных катушек.

11. Зависимость параметров катушек от частоты.

7. Литература

1. Рычина Т.А., Зеленский А.В. Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы: Учебник для вузов. - М.: Ра­дио и связь, 1989.

2. Свитенко В.И. Электрорадиоэлементы. - М.: Высш. школа, 1987.

3. Белевцев А.Т. Технология радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Энергия, 1977,

4. Барнс Дж. Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами. - М.: Мир, 1990.

8. Немцов М.В. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности, - М.: Энергия, 1989.

Приложение 1

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ НА ОБРАЗЦЫ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ

	Сплошная	Сплошная
Сердечник		Стержневой
Число витков
Диаметр, см
Длина, см
Шаг намотки, мм
Диам, провода, мм
измерения, МГц

ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ Q-МЕТРА ВМ56О К РАБОТЕ И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Подготовка к работе

1.1. Поставить ручки управления в исходное положение;

Переключатель рода измерений "Q - ΔQ" в положение Q,

Установить переключатель "ЧАСТОТА" на требуемый поддиапазон;

Установить ручкой "ЧАСТОТА" требуемую частоту;

Переключатель рода измерений "Q - ΔQ" в положение Q;

2. Порядок измерения параметров катушек индуктивности

2.1. Подключить катушку индуктивности к клеммам измерителя.

2.2. Произвести калибровку измерителя добротности:

Нажать кнопку "КАЛИБРОВКА "Q";

Установить ручкой "КАЛИБРОВКА "Q" стрелку измерительного прибора под знаком ;

Отпустить кнопку "КАЛИБРОВКА "Q".

2.3. Переключатель "ПРЕДЕЛЫ Q" установить в опти­мальное положение.

Настроить контур в резонанс. Точная настройка производится ручкой "ЕМКОСТЬ пф".

2.4. Повторить для других частот. Для упорядочения измерений и расчетов рекомендуется использовать таблицу:

где С - емкость измерительного конденсатора, R - сопротив­ление потерь. Указанные в заголовке таблицы размерности ве­личин должны применяться также в последующих формулах.

Это сопротивление обусловлено возникающей в катушке э.д.с. самоиндукции. Переменный ток в приборе, обладающем только ин­дуктивным сопротивлением, отстает на 90° по фазе от напряжения, которое приложено к прибору.

Емкость в цепи переменного тока пропускает ток (в отличие от постоянного тока!). Сопротивление, которое оказывает емкость переменному току, называют емкостным. Емкостное сопротивление

.

Ток в конденсаторе опережает напряжение на 90°.

При последовательном соединении активного сопротивления, индуктивности, емкости и источника переменного напряжения (рис. 65, а) полное сопротивление (импеданс) контура

.

Цепь, состоящая из индуктивности, емкости и сопротивления, ко­торые соединены последовательно с источником переменного на­пряжения, как показано на рис. 65, а, r , а амплитуда силы тока достигает максимального значения l р (при постоянном значении амплитуды внешнего напряжения U о ). Это яв­ление называется последовательным электрическим резонансом (или резонансом напряжений).

Рис. 65. последовательный (а) и параллельный(б)резонансные контуры.

При резонансе напряжений амплитуды напряжений на индуктивности и конденсаторе равны, но мгновен­ные значения этих напряжений ( и ) противоположны по фазам.

Величина, равная отношению амплитуды напряжения U с на конденсаторе при резонансе к амплитуде внешнего переменного напряжения, называется добротностью Q контура. При условии, что; - резонансная частота, опре­деляемая условием

.

При резонансе (если Q >1) амплитуды напряжений на конден­саторе и индуктивности значительно больше амплитуды внешнего напряжения, потому что

.

Емкость С , индуктивность L и активное сопротивление r мож­но подключить параллельно к источнику переменного напряжения (рис. 65, б). Включенный таким образом контур LCr называется па­раллельным резонансным контуром. Полное сопротивление парал­лельного резонансного контура, показанного на рис.65, б, определяется из соотношения

,

а разность фаз между напряжением и от

при наличии активных потерь в индуктивности и емкости приводится па графиках рис. 71.

В проводнике, по которому проходит переменный ток, наводятся индукционные токи, вследствие чего плотность тока у поверхности проводника становится больше, чем в середине; изменение плотности тока увеличивается с увеличением частоты. На высоких частотах плотность тока вблизи оси проводника может быть практически равна нулю. Это явление называется поверхностным эффектом, (или скин-эффектом).

В данной статье рассмотрим подробно основные разновидности катушек индуктивности, используемые в современной технике.

Конструкции катушек индуктивности очень разнообразны. Основными конструктивными элементами катушек являются каркас, обмотка, а вспомогательными - сердечник, экран и т.д. Намотка катушек производится проводом на специальных каркасах, которые придают обмотке механическую прочность.

По форме каркасы бывают трубчатые (с фланцами и без них), шпули, ребристые, плоские, тороидальные и другие. Каркасы в зависимости от рабочего диапазона частот и назначения изготавливаются из различных материалов: кабельной бумаги, электрокартона, текстолита, гетинакса, пресспорошка, керамики, слюды, полистирола, органического стекла, эскапона и других. Выбор материала для каркаса зависит от предъявляемых к нему требований по электрической прочности, допустимой величины диэлектрических потерь, термостойкости, влагостойкости и т. д.

Наибольшую стабильность имеют катушки на керамических каркасах, а наименьшую - многослойные катушки, намотанные на каркасах из гетинакса и пресспорошка. Иногда катушки УКВ и КВ диапазонов делают бескаркасными (Рис.1). При их изготовлении, например, для контуров маломощных коротковолновых передатчиков, витки для жесткости скрепляют планками из органического стекла толщиной З...4 мм. Концы обмоток катушек на каркасе закрепляют нитками или вплавляют паяльником в каркас, если он сделан из полистирола или органического стекла. Иногда плоские каркасы после намотки провода сгибают в кольцо.

Однослойные и многослойные катушки индуктивности с намоткой виток к витку (рядной намоткой) являются одним из самых распространённых типов катушек индуктивности. Кроме того, данные катушки могут выполняться как с подстроечным сердечником, так и без него.

Однослойная катушка очень хороша с точки зрения ее электрических свойств (её емкость очень невелика), но имеет существенный недостаток: для получения большой величины индуктивности катушку приходится делать слишком больших размеров. В том же случае, когда диапазон волн, с которым приходится иметь дело, невелик, однослойную катушку следует предпочесть всем другим типам катушек. Для получения большой индуктивности в незначительной по величине катушке, применяют многослойные катушки. Внешний вид многослойной катушки индуктивности с намоткой виток к витку представлен на рисунке 2.

Иногда однослойные катушки выполняют с намоткой с принудительным шагом (Рис.3). Это делается для уменьшения собственной ёмкости катушки индуктивности.

Среди способов намотки катушек индуктивности существует 2 практически одинаковых способа намотки - это способ "Универсаль" и сотовая катушка. Рассмотрм их подробнее. Сотовой катушкой называется катушка со сложным пересечением витков, образующих рисунок, несколько напоминающий соты (Рис.4, а). Сотовые катушки наматывают на болванке с ручкой (Рис.4, в). На болванке по окружности вбивается 2 ряда булавок или спиц. Число спиц может быть взято произвольно, но обязательно нечётным. Число витков в одном слое катушки равно удвоенному числу спиц, приходящихся на один изгиб витка. При 15 спицах в одном ряду изгибы намотки можно делать, например, через 7 спиц. Тогда в одном слое получится 14 витков. После намотки катушки витки закрепляются лаком или парафином. Удалив спицы аккуратно снимают катушку с болванки и пропитывают лаком или парафином изнутри, для придания прочности.

Способ намотки "Универсаль" отличается от сотовой только тем, что намотка производится без шпилек и витки укладываются плотно друг к другу. На каркас, предназначенный для катушки, накладывают в 2-3 слоя полоску бумаги таким образом, чтобы образовалось бумажное кольцо (Рис.5). Ширина кольца должна быть немного больше ширины предполагаемой катушки. Чтобы оно не разматывалось, конец полоски укрепляют каплей клея.Теперь нужно провести по окружности две параллельных линии 1 и 2, которые будут являться границами катушки, и две диаметрально противоположные черточки 3 и 4, необходимые для правильной укладки первых витков и для счета витков. Для закрепления начала катушки в каркасе делается прокол.

Укрепив начало катушки, провод переводится на кольцо с таким расчетом, чтобы он пришелся в точку пересечения разметочных линий 2 и 3 (Рис.5, б), затем провод укладывают плотно на кольцо и наискось ведут к точке пересечения линий 1 и 4 (Рис.5, в). Далее ведут к линии 2 - к началу первого витка. Получился один виток. Затем провод изгибают так, чтобы изгиб проходил через начало первого витка и прижимал бы его к кольцу (Рис.5, г). Второй виток укладывают параллельно первому витку, вновь изгибают с противоположной стороны и далее ведут к началу. Дальнейшая намотка ведется таким же порядком: вращая каркас, провод укладывется параллельно предыдущему витку, косыми переходами. В местах переходов провод изгибают и этим прижимают изгибы предыдущих витков к кольцу. При намотке нужно следить, чтобы изгибы витков не выходили за пределы линий 1 и 2 и располагались с противоположных сторон каркаса.Самое трудное при намотке катушки "Универсаль" - это правильно уложить первые 8-10 витков. Укладка дальнейших витков несложна. Чтобы первые витки крепко держались на кольце, его поверхность нужно смазать клеем или лаком.

Внешний вид катушки, намотанной способом "Универсаль" показан на рисунке 6.

Чтобы готовая катушка не рассыпалась, ее следует промазать лаком или расплавленным парафином.

К числу очень удобных и легко изготовляемых катушек следует отнести так называемые корзиночные катушки. Катушки эти так названы потому, что по внешнему виду они напоминают собой плетеное дно от корзинки. Намотка корзиночных катушек чрезвычайна проста и не требует никакого предварительного навыка. В этом отношении они значительно проще сотовых катушек, но в то же время и не уступают им по своим качествам.

Корзиночные катушки могут быть изготовлены различными способами, при чем самым простым является следующий: берется обыкновенная пробка (потолще) и по ее окружности втыкают в один ряд заостренные спички, которые легко таким образом укрепляются на пробке. Спичек следует брать нечетное число, например, 7, 9, 11, 13 и т.д. Затем производится намотка катушки, показанная на рисунке 7.

Укрепляя свободный конец на одной из спичек, обходят наматываемой проволокой последовательно все спички через одну то с одной, то с другой стороны. В результате получается плоская, корзиночная катушка. Понятно, что пробка может быть заменена более солидным деревянным цилиндром, например, болванкой, для намотки сотовых катушек, а спички - гвоздями, либо специально изготовленными для этой цели деревянными круглыми спицами.

Когда катушка намотана, спицы вытягиваются немного из болванки и последняя удаляется. Однако из катушки спицы вынимать сразу не следует, потому что иначе она может расплестись. Если были употреблены в качестве спиц спички, то их можно оставить в катушке и в таком виде пользоваться ею. Оставшиеся в катушке спички будут придавать ей достаточную прочность. В том случае, когда для намотки катушки предполагают пользоваться гвоздями или спицами, то следует катушки закреплять, прошивая их обыкновенными нитками в местах, где витки катушки пересекаются друг с другом. Пользоваться для закрепления витков катушки шеллачным лаком не рекомендуется, так как обильное шеллачение, которым очень часто злоупотребляют радиолюбители, придавая катушке достаточную механическую прочность, в то же время вредно отзывается на ее электрических свойствах.

Для того, чтобы получить прочную корзиночную катушку без риска, что она в течение короткого срока расплетется или потеряет свою первоначальную форму, прибегают к изготовлению катушек, наматываемых на картонных или деревянных (фанерных) каркасах. Каркас для корзиночной катушки представляет из себя круг с прорезами, вырезанный из плотного картона или выпиленный из фанеры. В вырезанном круге делают нечетное число прорезов, чаще всего одиннадцать.

Предварительно картон следует покрыть шеллачным лаком с обеих сторон, а если используется фанера, то последнюю нужно пропарафинить. На рисунке 8 представлен внешний вид готовой корзинчатой катушки, выполненной на каркасе указанным выше способом.

Список использованной литературы

1. Борисов, В.Г. Юный радиолюбитель / В.Г. Борисов. - М.: Государственное энергетическое издательство, 1951. - 353 с.
2. Катушки индуктивности [Электронный ресурс] // sanderelectronics.ru: торговая компания. URL: http://sanderelectronics.ru/ (дата обращения: 19.12.2015).
3. Котенёв С. В., Евсеев А. Н. Расчет и оптимизация тороидальных трансформаторов и дросселей. - М.: Горячая линия - Телеком, 2013. - 360 с.
4. Журнал "Радиолюбитель", №4, 1924 год, стр. 59-60.
5. Журнал "Радио Всем", №3, 1929 год, стр. 83-84.
6. Журнал "Радио Всем", №1, 1926 год, стр. 13-14.
7. Журнал "Радио Всем", №3, 1926 год, стр. 12-13,17.